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MOS管参数详解及驱动电阻选择
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详细讲解MOS管驱动电路
在使用设计开关电源或者马达驱动电路的时候，大部分人都会考虑MOS管的导通电阻、最大电压、最大电流等，也有很多人仅仅考虑这些因素。这样的电路也许是可以工作的，但并不是优秀的，作为正式的产品设计也是不允许的。
下面是我对MOS及MOS驱动电路基础的一点总结，其中参考了一些资料，并非原创。包括MOS管的介绍、特性、驱动以及应用电路。
MOSFET管FET的一种(另一种是JEFT)，可以被制造成增强型或耗尽型，P沟道或N沟道共4种类型，但实际应用的只有增强型的N沟道MOS管和增强型的P沟道MOS管，所以通常提到的NMOS，或者PMOS就是指这两种。
至于为什么不适用号耗尽型的MOS管，不建议刨根问底。
对于这两种增强型MOS管，比较常用的是NMOS。原因是导通电阻小，且容易制造。所以开关电源和马达驱动的应用中，一般都用NMOS，下面的介绍中，也多以NMOS为主。
MOS管的三个管教之间有寄生电容存在，这不是我们需要的，而是由于制造工艺限制产生的，寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要麻烦一些，但没有办法避免，后边再详细介绍。
在MOS管原理图上可以看到漏极和源极之间有一个寄生二极管，这个叫体二极管，在驱动感性负载(如马达)，这个二极管很重要。顺便说一句，体二极管只在单个的MOS管中存在，在集成电路芯片内部通常是没有的。
MOS管导通特性
导通的意思是作为开关，相当于开关闭合。
NMOS的特性，Vgs大于一定的值就会导通，适用于源极接地的情况(低端驱动)，只要栅极电压达到4V或10V就可以了。
PMOS的特性，Vgs小于一定的值就会导通，适用于源极接Vcc的情况(高端驱动)。但是，虽然PMOS可以很方便的用作高端驱动，但由于导通电阻大，价格贵，替换种类少等原因，在高端驱动中，通常还是用NMOS。
MOS开关管损失
不管是NMOS还是PMOS，导通后都有导通电阻存在，这样点电流就会在这个电阻上消耗能量，这部分消耗的能量叫做导通损耗。选择导通电阻小的MOS管会减小导通损耗，现在的小功率MOS管导通电阻一般在几十毫伏左右，几豪欧的也有。
MOS在导通和截止的时候，一定不是在瞬间完成的。MOS两端的电压有一个下降的过程，流过的电流有一个上升的过程，在这段时间内，MOS管的损失时电压和电流的乘积，叫做开关损失。通常开关损失比导通损失大得多，而且开关频率越快，损失也越大。
导通瞬间电压和电流的乘积很大，造成的损失也很大。缩短开关时间，可以减小每次导通时的损失，降低开关频率，可以减小单位时间内的开关次数。这两种办法都可以减小开关损失。
跟双极性晶体管相比，一般认为使MOS管导通不需要电流，只要GS电压高于一定的值，就可以了。这个很容易做到，但是，我们还需要速度。
在MOS管的结构中可以看到，在GS、GD之间存在寄生电容，而MOS管的驱动，实际上就是对电容的充放电。对电容的充电需要一个电流，因为电容充电瞬间可以把电容看成短路，所以瞬间电流会比较大。选择/设计MOS管驱动时第一要注意的是可提供瞬间短路电流的大小。
第二注意的是，普遍用于高端驱动的NMOS，导通时需要是栅极电压大于源极电压。而高端驱动的MOS管导通时源极电压和漏极电压(Vcc)相同，所以这是栅极电压要比Vcc大4V或10V。如果在同一个系统里，要得到比Vcc大的电压，就要专门的升压电路了。很多马达驱动器都集成了电荷泵，要注意的是应该选择合适的外接电容，以得到足够的短路电流去驱动MOS管。
上边说的4V或10V是常用的MOS管的导通电压，设计时当然需要有一定的余量。而且电压越高，导通速度越快，导通电阻也越小。现在也有导通电压更小的MOS管用在不同的领域，但在12V汽车电子系统里，一般4V导通就够用了。
MOS管的驱动电路及其损失，可以参考Microchip公司的AN799 matching MOSFET Drivers to MOSFETs, 讲述得很详细，所以不打算多写了。
MOS管应用电路
MOS管最显著的特性是开关特性好，所以被广泛应用于需要电子开关的电路中，常见的如开关电源和马达驱动电路，也有照明调光。
现在的MOS驱动，有几个特别的需求：
1. 低压应用
当使用5V电源，这时候如果使用传统的图腾柱结构，由于三极管的be只有0.7V左右的压降，导致实际最终加载gate上的电压只有4.3V，这时候，我们选用标称gate电压4.5V的MOS管就存在一定的风险。同样的问题也发生在使用3V或者其他低压电源的场合。
2. 宽电压应用
输入电压并不是一个固定值，它会随着时间或者其他因素而变动。这个变动导致PWM电路提供给MOS管的驱动电压是不稳定的。
为了让MOS管在高gate电压下安全，很多MOS管内置了稳压管强行限制gate电压的幅值。在这种情况下，当提供的驱动电压超过稳压管的电压，就会引起较大的静态功耗。
同时，如果简单的用电阻分压的原理降低gate电压，就会出现输入电压比较高的时候，MOS管工作良好，而输入电压降低的时候gate电压不足，引起导通不够彻底，从而增加功耗。
3. 双电压应用
在一些控制电路中，逻辑部分使用典型的5V或3.3V数字电压，而功率部分使用12V甚至更高的电压。两个电压采用共地方式连接。
这就提出一个要求，需要使用一个电路，让低压侧能够有效的控制高压侧的MOS管，同时高压侧的MOS管也同样会面对1和2提到的问题。
在这三种情况下，图腾柱结构无法满足输出需求，而很多现成的MOS驱动IC，似乎也没有包含gate电压限制的结构。
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mos管驱动电路最小门极电阻计算
在知乎看到一篇回答，对其中驱动电阻下限值计算的部分存疑，而后在名为《IGBT 以及 MOSFET 的驱动参数的计算方法》的应用指南 AN-1001 中找到了满意的答案。在该应用指南中由 Eq.6 得到了门极电流 i(t) 不振荡的阻尼条件 Eq.7，并以此得出了电流波形不振荡的最小门极电阻的计算公式。然而，该应用指南并未讲述如何推导出 Eq.7，故写此文列出推导过程，如下：
由 Eq.6 可知串联 RLC 电路的特征方程为
s2+RLs+1LC=0
s1,2=-α±α2-ω20------√
奈培频率为
谐振频率为
ω0=1LC---√
为了保证门极电流 i(t) 不振荡，则电流响应应为过阻尼，既有
综上所述，可得
至此，Eq.7 得证。
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[attachment=5322688]就是这个图，我就是想驱动MOS管，但是在G极电压小于6.5V时，输出端正常，但是在可调稳压电源升高到6.7V时，MOS管不受控了，处于导通状态而且，导通电流也很小（我在高端就是MOS管的D极的1K电阻直接的换成了大功率的LED灯珠，就是测一下电流），结果是一直导通，但是LED不是最大的亮度，不知道是什么原因，在电压低于6.7V时，整个电路恢复正常，也有波形了，也有LED灯珠的亮灭指示了，请朋友给指点一下，这是什么问题！
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请高手给予指点一二，我也查阅了器件的手册，但是电路感觉没问题呀，而且我的这个电路也是大多数电路的类型，为何会出现这种情况呀。小的我实在是搞不懂了！还请坛友给点儿知识！
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[url=/read.php?tid=434078]MOS管的讨论帖子我是看到了这个帖子后才想不明白的，里面说了导通电压的问题和导通后的夹断状态，以及G极电压的高低对于MOS管的导通状态的影响。但是里面一个坛友提到了：用手触摸G极，管子导通后，手离开了，但是管子还在导通，那为何不截止呢？[attachment=5322770]这个图片是这个帖子中提到的我所描述的问题！
C极的电阻1K加大试下，可能是三极管达不到饱和拉不下G极电压。驱动三极管的是啥，波形好不好？
:/read.php?tid=434078MOS管的讨论帖子我是看到了这个帖子后才想不明白的，里面说了导通电压的问题和导通后的夹断状态，以及G极电压的高低对于MOS管的导通状态的影响。但是里面一个坛友提到了：用手触摸G极，管子导通后，手离开了，但是管子还在导通，那为何 .. ( 16:05) 他那个电路纯属乱玩的，N-mos管负载接S极就不对了，G极悬空还摸很容易击穿的。因为帖子里也说了，mos管的G-S间阻抗很高，Vgs的电压能一直保持，所以不摸了还在导通，必须用电路对地下拉回来关断所以说你这里关不断可能是三极管没有完全导通，下拉不彻底。把9013直接换成开关即可验证。
我感觉可能就是楼上说的问题，驱动信号不够，或者三极管放大倍数不够，造成三极管无法饱和，电压高的时候G极电压无法通过三极管拉低。另外那个手指触摸的问题是这样的，手指是带静电的，MOS管带一个非常小的结电容的，可以储存静电的，加上MOS输入阻抗非常高，所以手指离开后储存的电荷可以维持导通很长一段时间的。你这个电路不涉及到静电，不存在这个问题。有人利用这个特性制作判断正负电荷的验电器。
9013换成9014
:C极的电阻1K加大试下，可能是三极管达不到饱和拉不下G极电压。驱动三极管的是啥，波形好不好？ ( 16:16) 5VPWM波驱动的三极管。我试试加大电阻很感谢你能回复我的疑问！
:我感觉可能就是楼上说的问题，驱动信号不够，或者三极管放大倍数不够，造成三极管无法饱和，电压高的时候G极电压无法通过三极管拉低。另外那个手指触摸的问题是这样的，手指是带静电的，MOS管带一个非常小的结电容的，可以储存静电的，加上MOS输入阻抗非常高，所以手指离开后储 .. ( 16:27) 这个样子呀，我就说，又一次我再测MOS管的时候，用手碰了管子的引脚，结果管子就导通了，现在才认识到，是会维持很长时间的。原来不是管子坏了。呵呵，很感谢你们了，我正在试验中..........
:我感觉可能就是楼上说的问题，驱动信号不够，或者三极管放大倍数不够，造成三极管无法饱和，电压高的时候G极电压无法通过三极管拉低。另外那个手指触摸的问题是这样的，手指是带静电的，MOS管带一个非常小的结电容的，可以储存静电的，加上MOS输入阻抗非常高，所以手指离开后储 .. ( 16:27) 我立马在C极上的电阻换成了10K的，结果，结果，可以了，波形很好，解决了。我忽略了，三极管的饱和度了，嗨~~还是对器件的属性不够了解呀。自己加强了。很感谢你们了。用一个器件一定要了解这个器件的参数。谢谢，太谢谢了。
:C极的电阻1K加大试下，可能是三极管达不到饱和拉不下G极电压。驱动三极管的是啥，波形好不好？ ( 16:16) 我立马在C极上的电阻换成了10K的，结果，结果，可以了，波形很好，解决了。我忽略了，三极管的饱和度了，嗨~~还是对器件的属性不够了解呀。自己加强了。很感谢你们了。用一个器件一定要了解这个器件的参数。谢谢，太谢谢了。
谢谢呀！内容来自[短消息]
mos属于电压驱动&& 而且自身还是电容&&&&充一次电&& 可以导通很长时间&&&&一般电路中&&导通到截止&&是通过放电并且保持负压来实现的&& 防止干扰引起mos误导通
:我立马在C极上的电阻换成了10K的，结果，结果，可以了，波形很好，解决了。我忽略了，三极管的饱和度了，嗨~~还是对器件的属性不够了解呀。自己加强了。很感谢你们了。用一个器件一定要了解这个器件的参数。谢谢，太谢谢了。&( 16:45)&呵呵，我看现在你也没用心去了解器件参数，真了解了就会知道，那个电阻不是问题根源所在
:我感觉可能就是楼上说的问题，驱动信号不够，或者三极管放大倍数不够，造成三极管无法饱和，电压高的时候G极电压无法通过三极管拉低。另外那个手指触摸的问题是这样的，手指是带静电的，MOS管带一个非常小的结电容的，可以储存静电的，加上MOS输入阻抗非常高，所以手指离开后储 .. ( 16:27) 大侠分析的很有道理，三极管导通貌似还有0.6伏的压差吧？在场效应管G极，对地家一个10K的电阻，关断效果会不会更好？
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G极驱动电阻大了吧，关断慢了！频率高了就关不断！
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别用这个，这个关断时候慢MOS发热严重。&&用这个图腾驱动把~~~在信号输入哪里加个1K的下拉电阻就行了
:别用这个，这个关断时候慢MOS发热严重。/link?url=C1lcH3fM9nsjprWh0ynPylFb149T3dUhM2BNJzctyTx59PVtoucN0Udf65Fre_uYtB1ie0DuT_U4IuXVkEwfczqQhpM1cWVRS7JnvhDjBLe  用这个图腾驱动把~~~在信号输入哪里加个1K的下拉电阻就行了 ( 00:11) 哈哈，不错，您推荐的不错，就是会的，在关断时候慢了，MOS管的确发热，我进行了大电流的测试，确实发热不小，你的电路我也试了试，效果比我的那个好多了，我的那个电路在较小功率时还行，大功率频繁的开关就有点儿吃力了。这个论坛的热心朋友好多呀，遇到大师了。谢谢你们的耐心解答。
:楼主，用手碰G极场效应管导通后，手离开了还可以保持导通一段时间，那是因为在G极还存有一定的电压的关系。 ( 22:29) 对的，我开始以为是手松开了，就没有了电压，就像是给了个不确定的状态，但是在G极和S极间还存在一个计生电压（反正就是这个意思，不知道怎么讲），而且会维持的时间不短（前几天我就是随便的用手摸了引脚，但是再测的时候发现管子是导通的，还以为是管子坏了），除非给低电平，才会立马的截止。多亏了你们这些朋友，我才很清楚的认识这些东西。（我书本的知识读的太死了，不会灵活的分析和引用），呵呵，看了你们的留言和指点，知道了自己的努力方向了！！好开心！
:呵呵，我看现在你也没用心去了解器件参数，真了解了就会知道，那个电阻不是问题根源所在 ( 20:08) 请大师给予指点说法，我对器件的了解太死板了，就是不太会运用的。您可以指点一二的，谢谢！
自激了o吧aaooooooooooooooo噢噢噢噢哦
:哈哈，不错，您推荐的不错，就是会的，在关断时候慢了，MOS管的确发热，我进行了大电流的测试，确实发热不小，你的电路我也试了试，效果比我的那个好多了，我的那个电路在较小功率时还行，大功率频繁的开关就有点儿吃力了。这个论坛的热心朋友好多呀，遇到大师了。谢谢你们的耐心 .. ( 16:14) 嗯嗯这个是常用的驱动模式，如果你要用全桥的话还有变压器驱动
主要是g级的1k&&短路试试看
:大侠分析的很有道理，三极管导通貌似还有0.6伏的压差吧？在场效应管G极，对地家一个10K的电阻，关断效果会不会更好？ ( 20:38) 不会的&&加个10k就废了&&你现在的驱动 初态是导通的&& 关断是靠三极管的&&是反逻辑
:主要是g级的1k  短路试试看 ( 22:34) 已经去掉了，其实我没有必要加上那个G极的1K电阻的。
:加10k还不如加一个三极管正常的MOS驱动是下边的图，这个图就是为了能快速的判断的[图片] ( 21:25) 朋友们的方案我都会仔细分析一下的，因为电阻便宜嘛，三极管的珍惜的用呀。嘿嘿（自己穷呀）！
:不会的  加个10k就废了  你现在的驱动 初态是导通的   关断是靠三极管的  是反逻辑 ( 22:38) 对地无需加电阻了，除非你的前级驱动的电压高的话，可以考虑加一个对地电阻。
:G极驱动电阻大了吧，关断慢了！频率高了就关不断！ ( 22:23) 应为开始没有详细的计算这个G极的驱动电阻，反正一讨论，所有的问题都出来，集思广益呀。大师们都太厉害了。我还要加倍的去了解和理解器件的属性。
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